下面是利用Java实现简单的词法分析器实例代码的完整攻略。
什么是词法分析器？
词法分析器（Lexical Analyzer，也叫Scanner）是编译器的第一个模块。它的主要作用是将源程序中的字符序列分解成一个个单词（Token），并识别出每个单词的类型，在编译过程中生成Token流。
实现词法分析器的步骤
实现词法分析器的基本步骤如下：
- 读入源代码文件，获取源程序字符串；
- 定义正则表达式或规则，用于匹配和识别源程序中的单词；
- 定义单词类型，用某种方式进行编码，例如用枚举类型定义，或者用常量表示；
- 分析源程序字符串，识别出其中的单词，确定每个单词的类型，并将每个单词及其类型输出为Token流。
下面给出一个简单的Java实现词法分析器的示例。
词法分析器实例代码示例一
import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;
public class LexicalAnalyzer {
// 定义Token类型
enum TokenType {
KEYWORD, IDENTIFIER, NUMBER, OPERATOR, PUNCTUATION, COMMENT;
}
// Token类
class Token {
TokenType type;
String value;
public Token(TokenType type, String value) {
this.type = type;
this.value = value;
}
@Override
public String toString() {
return "<" + type + "," + value + ">";
}
}
// 词法分析方法
public void analyze(String input) {
// 定义正则表达式
String regex = "\\b(true|false|if|else|while|do|for|break|continue|null)\\b|"
+ "(\\d+(\\.\\d*)?)|([\\+\\-\\*/=<>\\(\\){}\\[\\];,])|([a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*)";
Pattern pattern = Pattern.compile(regex);
Matcher matcher = pattern.matcher(input);
// 分析Token流
while (matcher.find()) {
String tokenValue = matcher.group();
TokenType tokenType;
if (tokenValue.matches("\\b(true|false|null)\\b")) {
tokenType = TokenType.KEYWORD;
} else if (tokenValue.matches("\\d+(\\.\\d*)?")) {
tokenType = TokenType.NUMBER;
} else if (tokenValue.matches("[\\+\\-\\*/=<>\\(\\){}\\[\\];,]")) {
tokenType = TokenType.OPERATOR;
} else if (tokenValue.matches("[a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*")) {
tokenType = TokenType.IDENTIFIER;
} else {
tokenType = TokenType.PUNCTUATION;
}
Token token = new Token(tokenType, tokenValue);
System.out.println(token);
}
}
// 主方法
public static void main(String[] args) {
String input = "int a = 1;\n"
+ "float b = 2.0f;\n"
+ "if (a < b) {\n"
+ " a = (int)(b + 1.0);\n"
+ "} else {\n"
+ " b = a * 2.0f;\n"
+ "}";
LexicalAnalyzer analyzer = new LexicalAnalyzer();
analyzer.analyze(input);
}
}
该实例代码中使用了正则表达式来匹配和识别源程序中的单词。在分析Token流（即识别源程序中每个单词并确定其类型）中，使用了枚举类型 TokenType 来定义单词类型，并定义了 Token 类来表示一个 Token。在程序的主方法中调用 analyze 方法对源程序进行词法分析，输出 Token 流。
词法分析器实例代码示例二
下面给出另一个示例代码，它在分析Token流时使用了Lexer和Token类的继承关系。
import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;
public class LexicalAnalyzer {
// 定义Token类型
static abstract class Token {
public abstract String toString();
}
static class KeywordToken extends Token {
String value;
public KeywordToken(String value) {
this.value = value;
}
@Override
public String toString() {
return "<KEYWORD," + value + ">";
}
}
static class IdentifierToken extends Token {
String value;
public IdentifierToken(String value) {
this.value = value;
}
@Override
public String toString() {
return "<IDENTIFIER," + value + ">";
}
}
static class NumberToken extends Token {
double value;
public NumberToken(double value) {
this.value = value;
}
@Override
public String toString() {
return "<NUMBER," + value + ">";
}
}
static class OperatorToken extends Token {
String value;
public OperatorToken(String value) {
this.value = value;
}
@Override
public String toString() {
return "<OPERATOR," + value + ">";
}
}
static class PunctuationToken extends Token {
String value;
public PunctuationToken(String value) {
this.value = value;
}
@Override
public String toString() {
return "<PUNCTUATION," + value + ">";
}
}
static class CommentToken extends Token {
String value;
public CommentToken(String value) {
this.value = value;
}
@Override
public String toString() {
return "<COMMENT," + value + ">";
}
}
static class Lexer {
private String input;
private int pos = 0;
public Lexer(String input) {
this.input = input;
}
public Token nextToken() {
// 定义正则表达式
String regex = "\\b(true|false|if|else|while|do|for|break|continue|null)\\b|"
+ "(\\d+(\\.\\d*)?)|([\\+\\-\\*/=<>\\(\\){}\\[\\];,])|([a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*)|(/\\*.*?\\*/)";
Pattern pattern = Pattern.compile(regex, Pattern.DOTALL);
Matcher matcher = pattern.matcher(input);
if (!matcher.find(pos)) {
return null;
}
pos = matcher.end();
String tokenValue = matcher.group();
Token token;
if (tokenValue.matches("\\b(true|false|null)\\b")) {
token = new KeywordToken(tokenValue);
} else if (tokenValue.matches("\\d+(\\.\\d*)?")) {
token = new NumberToken(Double.parseDouble(tokenValue));
} else if (tokenValue.matches("[\\+\\-\\*/=<>\\(\\){}\\[\\];,]")) {
token = new OperatorToken(tokenValue);
} else if (tokenValue.matches("[a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*")) {
token = new IdentifierToken(tokenValue);
} else {
token = new CommentToken(tokenValue);
}
return token;
}
}
// 主方法
public static void main(String[] args) {
String input = "int a = 1;\n"
+ "float b = 2.0f;\n"
+ "/* this is a comment */\n"
+ "if (a < b) {\n"
+ " a = (int)(b + 1.0);\n"
+ "} else {\n"
+ " b = a * 2.0f;\n"
+ "}";
Lexer lexer = new Lexer(input);
Token token;
while ((token = lexer.nextToken()) != null) {
System.out.println(token);
}
}
}
该实例代码与第一个示例代码不同的是，在分析Token流时使用了Lexer和Token类的继承关系，这使得代码结构更加清晰。在 Lexer 类中定义了 nextToken 方法用于获取下一个 Token，而 Token 及其子类负责存储 Token 的类型和值，并重写了 toString 方法以便于输出。在程序的主方法中利用 Lexer 的 nextToken 方法逐个获取 Token 并输出。
以上是利用Java实现简单的词法分析器的完整攻略，并提供了两个示例代码。希望对你有帮助。
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